ICSI (Intra-cytoplasmic Sperm Injection) to metoda sztucznego zapłodnienia nieco przypominająca in vitro. Procedura ta polega na pobraniu kilku komórek jajowych pacjentki i bezpośrednim podaniu do nich (tzw. mikroinjekcja) pojedynczych plemników (dlatego też jest szczególnie zalecana w przypadku problemów z nasieniem partnera, np. niewielkiej produkcji plemników, jak również w razie niepłodności kobiety, spowodowanej nieprawidłową budową komórek jajowych). Samo pobranie komórek jajowych (oraz wcześniejsza stymulacja farmakologiczna) przebiega tak samo, jak w przypadku in vitro (procedura ICSI często bywa przeprowadzona jako uzupełnienie zapłodnienia pozaustrojowego in vitro ivf, gdy nie uda się uzyskać tą drogą zarodków).